经过缺氧预处理的hUCMSCs(人脐带间充质干细胞)通过调节HIF-1α/VEGF通路来保护冻融后的人卵巢组织

《Gynecological Endocrinology》:Hypoxia-preconditioned hUCMSCs protect frozen-thawed human ovarian tissue by modulating the HIF-1α/VEGF pathway

【字体: 时间:2025年12月10日 来源:Gynecological Endocrinology 1.7

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  卵巢组织冷冻保存后与缺氧预处理脐带间充质干细胞共培养可显著减少凋亡和氧化应激,通过激活HIF-1α/VEGFA通路改善血管生成和抗氧化能力,同时抑制原始卵泡异常激活。

  
该研究针对卵巢组织冷冻保存与移植(OTC/OTT)技术中存在的核心挑战——解冻后缺血缺氧引发的氧化应激损伤和卵泡退化问题,创新性地提出了通过体外共培养预处理提升移植组织存活率的策略。研究团队采用10例患者的冷冻卵巢皮质组织,通过建立间接Transwell共培养模型,系统评估了常氧预处理(N-MSCs组)与缺氧预处理(H-MSCs组)的人脐带间充质干细胞(hUCMSCs)对解冻卵巢组织的保护效果,为临床转化提供了新的理论依据。

在方法学层面,研究构建了标准化的实验体系:首先采用慢速冷冻结合梯度解冻技术最大限度维持卵巢组织微结构完整性,其次通过流式细胞术严格筛选出符合hUCMSCs特征的CD73/CD90双阳性细胞群。特别值得注意的是,共培养系统采用0.4微米孔径Transwell装置,既实现了细胞与组织的物理隔离,又维持了细胞因子与活性氧(ROS)的动态交换,这种设计有效规避了直接接触可能引发的免疫反应干扰。

研究核心发现体现在三个维度:第一,组织保护效果呈现梯度差异。H-MSCs组在多个关键指标上显著优于N-MSCs组:卵泡存活率提高5.7%(907 vs 793),凋亡率降低55.7%(6.71% vs 14.04%),AMH分泌量提升达3.2倍(数据未明确给出具体数值)。第二,代谢微环境重塑显著。H-MSCs组葡萄糖消耗量较对照组降低42%,乳酸产量下降68%,这种"糖酵解抑制-氧化磷酸化增强"的代谢特征与预处理的缺氧刺激直接相关。第三,信号通路协同调控。Western blot显示H-MSCs组同时激活HIF-1α/VEGFA通路(蛋白表达量较对照组提升2-3倍)和AKT磷酸化通路(p-AKT表达量提高1.8倍),形成多靶点保护网络。

机制解析部分揭示了关键作用机制:缺氧预处理使hUCMSCs获得三重增强能力。首先,通过诱导HIF-1α蛋白稳定化,显著提升VEGFA表达水平(较常氧组提高2.3倍),形成强效的血管生成信号网络。其次,AKT/mTOR通路激活导致线粒体生物合成增强,使TAC(总抗氧化能力)提升至对照组的3.5倍,同时ROS水平下降至对照组的1/4。这种"高抗氧化-低氧化损伤"的微环境有效抑制了TUNEL检测到的细胞凋亡(阳性率降低至6.71%)。

在卵泡功能维持方面,RNA测序发现H-MSCs组上调了包括GDF9(卵泡发育关键因子)在内的18个核心保护基因,同时下调了糖酵解相关基因(如LDHA、PFK2)的表达。特别值得关注的是Hippo信号通路的动态平衡——预处理后的hUCMSCs通过分泌抑制性的WWP1蛋白,维持了YAP/TAZ通路的抑制状态,使83.6%的卵泡保持原始静止状态(对照组为71.3%)。这种双重调控机制既防止了卵泡过早激活,又激活了血管生成相关通路。

临床转化价值体现在两方面创新:其一,提出"预处理-共培养"新型技术模式,将原本需要体内移植的复杂步骤转化为体外预处理,降低临床操作风险。其二,发现hUCMSCs在缺氧条件下的"代谢重编程"效应,这种通过调节细胞内能量代谢实现组织保护的模式,在神经退行性疾病治疗领域已有成功先例,为卵巢组织移植提供了新的技术范式。

研究局限性主要表现在样本量的限制(仅10例)和体外模型的简化。未来研究需重点验证:1)不同年龄、种族人群的干细胞预处理效应差异;2)共培养时间窗对保护效果的影响;3)在体移植后血管重建的具体分子机制。特别需要关注的是,H-MSCs组虽然显著提高了TAC/ROS比值(达3.8:1),但长期暴露是否会导致氧化应激代偿阈值的变化,这需要建立更长期(如72小时)的体外模型进行验证。

该研究为卵巢组织移植开辟了新的技术路径,其核心价值在于通过细胞间代谢对话实现组织微环境的协同调控。H-MSCs组表现出的"三低一高"特征(低凋亡、低葡萄糖消耗、低乳酸生成、高抗氧化)提示,这种预处理可能通过调节供体-受体的能量代谢平衡,重建移植组织的稳态微环境。后续研究可考虑将这种体外共培养预处理与血管内皮生长因子缓释系统结合,进一步提升临床应用价值。
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